JP2667225B2

JP2667225B2 - 冷蔵庫等の製氷装置

Info

Publication number: JP2667225B2
Application number: JP27490588A
Authority: JP
Inventors: 成臣徳永; 賢二大西
Original assignee: 松下冷機株式会社
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH02122176A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は冷蔵庫等の冷凍室等に配置され、特に透明な
氷を生成可能とする冷蔵庫等の製氷装置に関するもので
ある。

従来の技術従来より家庭用の冷蔵庫等では冷凍室内の一画に製氷
皿を収納する製氷装置を配置し、この製氷装置内を流通
する冷気の冷却作用により製氷皿内の水を凍結させて氷
を生成することが一般的に行なわれている。

しかしながら、このような氷の生成方法であると、氷
が生成される際の製氷皿内の水の凍結が製氷皿と水の接
触面及び冷気と水との接触面から中央部に進行していく
ため、水中に溶解している気体成分や不純物が氷の中央
部に封じ込められて、結果的に中央部が白濁して、不透
明な氷となり、例えばウィスキー等の飲料用としては官
能的に適したものではなかった。

そのため透明な氷を所望するニーズは過去より有り、
それを生成するための装置について例えば第４図から第
８図に示す様な方法が考えられている。以下図面に従い
その内容について説明する。

１は冷蔵庫本体で、区画壁２により上部に冷凍室３、
下部に冷蔵室４に区画されている。５は冷凍サイクルの
冷却器、６は強制通風用の送風機であり夫々前記冷凍室
３の背面に配置されている。７は前記冷凍室３の底部に
配置された製氷装置であり、箱体7aの上段に透明な氷を
生成するための第１の製氷室８と、下段に通常の氷を生
成するための第２の製氷室９を設けている。そして前記
第１の製氷室８は底面と前面を除く外壁を断熱材10で囲
われており、天面にはヒータ11を裏面に配設したアルミ
製の加熱板12が又、底面にはアルミ製の冷却板13が夫々
配置されている。14は前記冷却板13の下方に形成した通
風路であり、15,16は夫々前記第１の製氷室８、第２の
製氷室９内に収納する第１の製氷皿および第２の製氷皿
である。又、17は前記製氷装置７に前記冷却器５で冷却
した冷気を前記送風機６で強制通風するための吐出ダク
トであり、下端部に形成した吐出口18により夫々前記通
風路14及び前記第２の製氷室９内に連通している。19は
前記冷凍室３内に吐出された冷気を前記冷却器５に戻す
ための戻りダクトであり、20は透明な氷の製氷を開始す
るための製氷スイッチである。又、21は本体１の下部後
方に設置された冷凍サイクルの圧縮機である。

次に電気回路について説明する。前記送風機６及び圧
縮機21は並列に接続されリレー接点22と直列に接続され
た後電源に接続されている。前記ヒータ11はリレー接点
23と直列に接続された後電源に接続されている。

24は冷凍室温度制御装置であり、前記冷凍室３内に設
けた温度センサー25、抵抗R₁，R₂，R₃、コンパレータ26
を備えた比較回路、トランジスタ27、リレーコイル18を
備えており、前記コンパレータ26の出力は前記トランジ
スタ27のベースに接続されている。又、前記トランジス
タ27のコレクタには前記リレー接点22を開閉さす吸引用
のリレーコイル28が接続されている。29は製氷制御装置
であり、前記製氷スイッチ20、タイマー30、トランジス
タ31、リレーコイル32を備えており、前記製氷スイッチ
20の出力は前記タイマー30の入力に接続され、タイマー
30の出力は前記トランジスタ31のベースに接続されてい
る。トランジスタ31のコレクタには前記リレー接点23を
開閉さす吸引用のリレーコイル32が接続されている。こ
こで、前記タイマー30は一度入力にHighの信号（以下
“H"と呼ぶ）が入力されると所定時間（t₀）連続して
“H"信号を出力する様構成されている。

かかる構成において、冷凍室３の温度が所定値より高
い場合は温度センサー25の抵抗値R_THが十分小さくなっ
てコンパレータ26の出力が“H"となっているためトラン
ジスタ27がONしてリレーコイル28が導通する。そして、
リレー接点22が閉成して圧縮機21が運転されて冷却器５
が冷却作用を行なう。これと同時に送風機６が運転され
冷却器５で冷却された冷気が冷凍室３、冷蔵室４に強制
通風されるほか吐出ダクト17、吐出口18を介して製氷装
置７にも供給される。製氷装置７内に流入した冷気は通
風路14を通過する際に、一方で第２の製氷室９内に収納
された第２の製氷皿16の主として水表面より冷却を行な
って通常の氷の生成作用を行ない、もう一方で第１の製
氷室８の下面を形成する冷却板13の冷却作用を行なう。
そして通風路14を通過した冷気は冷凍室３内を対流した
冷気とともに戻りダクト19を通じて冷却器５へ戻され
る。その後、冷凍室３が所定温度にまで冷却されれば温
度センサー25の抵抗値R_THが大きくなり、コンパレータ2
6はLow信号（以下“L"と呼ぶ）を発生する。このためト
ランジスタ27はOFFしてリレーコイル28への導通が遮断
され、リレー接点22が開放して圧縮機21、送風機６が停
止する。以後この作用を繰り返して通常の冷却作用が行
なわれ、第１の製氷室８の冷却板13も十分に冷却維持さ
れる。この状態において使用者が透明な氷をつくるため
に水を満たした第１の製氷皿15を第１の製氷室８内に収
納するのと同時に製氷スイッチ20を投入すると“H"信号
が出力されてタイマー30に入力される。同時にタイマー
30は予め定められた時間（t₀）連続的に“H"信号を出力
するため、この間トランジスタ31はONし続け、リレーコ
イル32が導通してリレー接点23が閉成してヒータ11に通
電される。そして（t₀）の経過後タイマー30の出力は
“L"となり、トランジスタ31はOFFしリレーコイル32へ
の導通が遮断してリレー接点23が開放しヒータ11への通
電が終了する。この製氷の過程を第８図で説明すると、
例えば30℃の水を満たした第１の製氷皿15を第１の製氷
室に収納して製氷スイッチ20を投入すると、既に冷却さ
れた状態にある冷却板13の冷却作用により第１の製氷皿
15の下面より冷却が始まり、同時に第１の製氷皿15の上
面からはヒータ11の通電で加熱板12による加熱作用が始
まる。このため水は０℃に到達するまで時間（t₁）をか
けて徐冷される。この間、圧縮機21、送風機６は冷凍室
３内の温度センサー25の温度状態によって運転、停止の
サイクルを繰返している。次に０℃に到達した水は上面
の加熱板からの加熱作用で水表面を先に凍結させないよ
うにして下面の冷却板13からの冷却作用で下方から上方
へ一方向に徐々に凍結していき、時間（t₂）の経過時に
は、水中に含まれた気体成分が水表面より放出され気泡
をほとんど含まない状態で約−５℃に到達して透明な氷
が生成される。その後、若干の時間経過後、製氷開始か
ら（t₂）に達するとヒータ11がOFFし加熱板12からの加
熱作用が終了する。そして、冷却板13からの冷却作用の
みで冷凍室３内の温度（例えば−20℃）付近まで冷却さ
れ、この時点で使用に耐え得る氷が生成される。尚、約
−５℃から−20℃の製氷完了までに要する時間は（t₃）
であり、前述した時間（t₁），（t₂）と合わせて総合時
間（ｔ）で製氷を完了するものである。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来例によると次の様な問題点があ
る。

（１）製氷スイッチ20の投入と同時、即ち水を満たし
た第１の製氷皿15を収納した製氷開始時点からヒータ11
の通電が開始される場合には、水が０℃に到達して氷結
を開始するまでのいわゆる水の状態の間にも上面よりヒ
ータ11の加熱作用が行なわれるため０℃に到達するまで
の時間が長くなる。また、この間圧縮機21、送風機６は
冷凍室３内の温度センサー25の温度状態によって運転、
停止するため、停止時には冷却板13も積極的には冷却さ
れず更に０℃到達する時間が長びくことになる。次に、
ヒータ11がOFFした後にも圧縮機21、送風機６は温度セ
ンサー25の状態によって運転、停止を行ないながら冷凍
室３に近い温度にまで冷却されるため、これも冷却時間
が長くなる。このため製氷開始から完了に至るまでの総
合的な製氷時間が長くなってしまう。

（２）ヒータ11が連続的に通電され、圧縮機22,送風
機６の運転・停止に関わらず加熱板12から一定の加熱量
が与えられる場合には比較的低い外気温度の時、例えば
外気温度10℃の場合に冷蔵庫本体１への熱負荷量が減少
して圧縮機22及び送風機６の運転時間が減少し冷却板13
の冷却量が低下すると、加熱板12の加熱量とのバランス
が崩れる。即ち加熱量が相対的に増大することになって
製氷の進行が必要以上に遅くなる。このためヒータ11の
通電が停止するとthを経過した時点でも未だ製氷が終了
しておらず、水の状態が残ったままでヒータ11の通電が
停止すると急激に相対的な冷却量が上回って水表面付近
より氷結して表面が白濁した氷となり、透明な氷になら
ないという問題があった。又、これを避けるために製氷
スイッチ20によるヒータ11の通電時間thを予め余裕を十
分にみて長く設定しておけば低外気温時に白濁した氷が
出来てしまうという問題は解消されるが、製氷終了時間
が必要以上に長くなってしまうという不都合は解消出来
ない。

また、ドア開閉や、食品の熱負荷がある場合においても
ドア開閉や、食品の熱負荷に関わらず一定の加熱量が加
熱板12に与えられ、冷却板13の冷却量が低減しても加熱
量が同じであるため製氷時間が必要以上に遅くなってし
まう。このためヒータ11の通電が停止すると時間thを経
過した時点でも未だ製氷が終了しておらず、水の状態が
残ったままでヒータ11の通電が停止する。その後急激に
相対的な冷却量が上回って水表面付近より氷結して表面
が白濁した氷となる。

上記した例によると外気温度を初めとして、扉開閉や食
品負荷の投入時、冷蔵庫本体１に何らかの熱負荷的条件
の変化があった場合にその都度対応出来ず条件によって
は不透明な氷が生成されることがあった。

本発明は上述した問題を解消するものであり、冷蔵庫
等の本体の熱負荷条件に変化が生じた場合にも安定して
効率的に透明は氷を生成できる製氷装置を提供する事を
目的としている。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の冷蔵庫等の製氷装
置は、冷却室と、この冷却室の温度を検知する冷却室温
センサと、冷却板と、この冷却板を冷却するための冷却
手段と、前記冷却室内において前記冷却板を底面とし前
面を開口して区画形成した製氷室と、前記製氷室内に収
納され前記冷却板上に載置した製氷皿と、前記製氷皿の
上面に設けた加熱手段を備えた加熱板と、前記製氷室の
底面と前面を除いた外壁内に配した断熱材と、前記加熱
板の裏面に取付けた前記製氷皿上面の雰囲気温度を間接
的に検知する水温センサと、製氷開始を指令する製氷ス
イッチと、前記製氷スイッチの製氷開始の指令を入力し
前記製氷スイッチ投入後より製氷が終了するまでの製氷
期間を第1,第２及び第３の製氷期間の順に実行する製氷
制御装置とを備え、前記第１の製氷期間では、前記加熱
手段を停止させて前記冷却手段を連続的に作動させ、前
記第２の製氷期間では、前記冷却手段が作動している時
又は前記水温センサの検知温度が前記加熱手段の運転を
開始する第１の温度以下になった時前記加熱手段を作動
させるとともに、前記水温センサの検知温度が前記加熱
手段の運転を停止する第２の温度以上の場合で、前記冷
却室温センサの検知温度が前記加熱手段の運転を停止す
る第３の温度以上になった場合に前記冷却手段が作動し
ていても前記加熱手段を停止させ、前記第３の製氷期間
では、前記加熱手段を停止させ前記冷却手段を連続的に
作動させるものである。

作用本発明は上記した構成によって、（１）水が０℃に至るまでの第１の冷却期間は冷却板
からの冷却作用だけを連続的に受けて急速に冷却され
る。

又凍結が終了した第３の冷却期間も同様に急速に冷却
し硬い氷を作る。

（２）凍結が進んでいる第２の冷却期間については基
本的に冷却手段の作動と同期してヒータ等の加熱手段が
作動するので冷却と加熱のバランスが取れ所定の凍結速
度で製氷が下面より上面へ進行する。

又長時間冷却手段が作動しない時や、ドア開閉及び食
品の熱負荷により冷却室の温度が上昇した時は、加熱手
段も作動せず水温センサの温度は下がる。

実施例以下本発明の一実施例の冷蔵庫等の製氷装置について第
１図から第３図に従い説明する。尚従来と同一構成につ
いては同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。33
は冷凍室３の下部に備えた製氷装置であり、水温センサ
35が支持片34により加熱板12の裏面空間に取り付けられ
ている。36は冷凍室の冷凍室温度制御装置であり温度セ
ンサ25、抵抗R₁，R₂，R₃，コンパレータ26を備えた比較
回路、OR回路37、トランジスタ27、リレーコイル28を備
えており、前記コンパレータ26の出力は前記OR回路37の
一方の入力に、OR回路37の出力は前記トランジスタ27の
ベースに接続されている。又トランジスタ27のコレクタ
にはリレー接点22を開閉させる吸引用コイルリレ28が接
続されている。

38は水温検知回路であり水温センサ35、抵抗R₄，R₅，
R₆、コンパレータ39を備えた比較回路、OR回路40を備え
ており、前記コンパレータ26,39の出力が前記OR回路40
の入力に接続されている。

41は製氷制御装置であり、製氷スイッチ20、タイマー
42、トランジスタ31、AND回路43を備えている。前記製
氷スイッチ20の出力は前記タイマー42の入力に接続され
ている。

又前記タイマー42のｂ端子の出力と前記OR回路40の出
力とがAND回路43の入力に接続されている。ここで、タ
イマー42は“H"信号が一旦入力されると所定時間
（t₁′）の間ａ端子より“H"信号を出力、続いて所定時
間（t₂′）の間ｂ端子より“H"信号を出力、そして最後
に製氷完了までの設定時間（ｔ′）に到達するまで再び
ａ端子より“H"信号を出力するよう構成されている。次
に、このタイマー42のａ端子の出力は前記冷凍室温度制
御装置36のOR回路37のもう一方の入力に接続されてお
り、AND回路43の出力は前記トランジスタ31のベースに
接続されている。そしてトランジスタ31のコレクタには
リレー接点23を開閉さす吸引用のリレーコイル32が接続
されている。

46は冷凍室温度上昇検知装置であり抵抗R₇，R₈、コン
パレータ44、インバータ回路45、AND回路47を備えてお
り、コンパレータ44の出力はインバータ回路45に入力さ
れている。インバータ回路45の出力はAND回路47の一方
の入力に接続されており、AND回路47の出力は、前記OR
回路40の一方の入力に接続されている。AND回路47のも
う一方の入力は前記冷凍室温度制御装置36のコンパレー
タ26の出力と接続されている。また冷凍室温度制御装置
36のコンパレータ26の同相入力と冷凍室温度上昇検知装
置46のコンパレータ44の同相入力は温度センサ25及び抵
抗R₁に接続されている。

かかる構成において、製氷スイッチ20を使用者が投入
するとタイマー42の入力に“H"信号が入力されて
（t₁′）の間ａ端子から“H"信号が出力されるため、OR
回路37の一方の入力が“H"となって他方の入力に関係な
く出力が“H"となる。このためトランジスタ27がONしリ
レーコイル28が導通してリレー接点22が閉成して圧縮機
21及び送風機６が連続運転される。そして第１の製氷室
８の冷却板13が通風路14を流れる冷気によって連続的に
冷却される。またこの間タイマー42のｂ端子出力は“L"
となっているためトランジスタ31はOFF即ちヒータ11はO
FFしており、加熱板12からの加熱作用はなく第１の製氷
皿15内の水は０℃に向けて急速に冷却されて短時間で０
℃に到達する（即ちt₁′＜t₁）。

次に時間（t₁′）が経過するとタイマー42の出力はｂ
端子より“H"が時間（t₂′）の間出力されるのでAND回
路43のもう一方の入力が“H"となればトランジスタ31が
ONし、リレーコイル32に導通してリレー接点が閉成し、
ヒータ11がONする。即ちコンパレータ39の出力が“H"の
場合、即ち、水温センサ35の温度が、ヒータ11の通電開
始温度T₁より低い温度からヒータ11の通電停止温度T₂に
達するまでの温度範囲内にある場合、又はAND回路47の
出力が“H"の場合に、ヒータ11は通電される。ここで、
AND回路47の出力が“H"になるためには、コンパレータ2
6の出力が“H"、即ち圧縮機21が運転されて冷却されて
いる場合であり、かつコンパレータ44の出力が“L"、即
ち冷凍室３の温度がヒータ11の通電停止温度T₃より低い
場合である。そして、圧縮機21が停止された場合や、圧
縮機21が運転されて冷却されている場合であっても、コ
ンパレータ44の出力が“H"、即ち冷凍室３の温度がヒー
タ11の通電停止温度T₃より高い場合には、ヒータ11への
通電が停止される。また、圧縮機21が運転されて冷却さ
れている場合であって、冷凍室３の温度がヒータ11の通
電停止温度T₃より高い温度から、冷凍室３の温度がヒー
タ11の通電再開温度T₄へ下がった場合には、ヒータ11へ
の通電が再開される。

よって、水温センサ35の温度がヒータ11の通電開始温
度T₁より低い場合、若しくは圧縮機21が運転されており
冷凍室３の温度がヒータ11の通電停止温度T₃以下である
場合に、ヒータ11は通電される。即ち、基本的に冷却板
13が冷却されている時に水面からの加熱が行われ、圧縮
機21の運転率が変わり冷却板13の冷却量が変化しても、
それと同期して加熱量のバランスをとることが出来ると
ともに、扉開閉や食品負荷の投入等により、冷凍室３内
の温度が上昇しヒータ11の通電停止温度T₃より高くなっ
た場合には、ヒータ11の通電を停止することが出来る。
そして、その後冷凍室３の温度がヒータ11の通電再開温
度T₄へ下がった場合には、ヒータ11への通電が再開さ
れ、ヒータ11が長時間作動せずに水面が先に凍結するこ
とを防止する。又、低外気温時（５℃〜０℃）では圧縮
機21の運転率が下がり、ヒータ11の通電率も下がり水面
を凍結させてしまう恐れがあるが、この時水温センサ35
はヒータ11の通電開始温度T₁より低くなり、コンパレー
タ39の出力が“H"となるため、ヒータ11に通電され水面
凍結を防止する。そして更に（t₂′）が経過するとタイ
マー37の出力はｂ端子から再びａ端子に切換わり製氷完
了時間（ｔ′）に到達するまで“H"信号を出力する。即
ち前述の加熱作用なしの連続的な冷却作用が行なわれ急
速に冷凍室３の温度付近（約−20℃）にまで短時間で冷
却される。即ち０℃に至るまでの時間をt₁′（従来例は
t₁）、０℃から凍結の終了した約−５℃をt₂′（従来例
はt₂）、その後の仕上げの冷却期間をt₃′（従来例は
t₃）とすると総合的な製氷時間ｔ′＝t₁′＋t₂′＋t₃′
は従来例の製氷時間ｔ＝t₁＋t₂＋t₃より大きく短縮され
るものである。

発明の効果以上の様に、本発明によると次の効果が得られる。

（１）水が０℃に到達するまでの第１の冷却期間と、
第２の冷却期間の加熱作用終了後の第３の冷却期間が加
熱作用なしでしかも連続的な冷却作用を受けるため夫々
の期間で所要時間が短縮され総合的な製氷時間が大きく
短縮出来る効果が得られる。

（２）扉開閉・食品の投入により冷蔵庫等の本体に対
して熱負荷が増減する様な条件変化があった場合も、製
氷皿への冷却手段が作動している場合にのみ加熱手段を
作動させ、冷却手段の作動が停止すると加熱手段の作動
も停止し、扉開閉や食品の熱負荷により冷却室の温度が
上昇した場合においても加熱手段の作動を停止するため
常に冷却と加熱のバランスが保たれて製氷に要する時間
がほぼ一定になり、一定した品質でしかも必要最小限の
時間で透明な氷を生成することが出来る。

（３）低外気温等で極端に冷却手段の作動時間が短く
なった場合にも水温センサにより製氷皿上面の雰囲気温
度を検知し加熱手段を作動させるために水面が凍結して
しまう恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷蔵庫等の製氷装置の
電気回路図、第２図は同製氷装置で透明な氷を生成する
際の特性図、第３図は同製氷装置の断面図、第４図は従
来の製氷装置を備えた冷蔵庫の断面図、第５図は同製氷
装置の正面図、第６図は同第５図の断面図、第７図は同
製氷装置の電気回路図、第８図は同製氷装置で透明な氷
を生成する際の特性図である。３……冷凍室（冷却室）、８……第１の製氷室、（製氷
室）、10……断熱材、11……ヒータ（加熱手段）、12…
…加熱板、13……冷却板、14……通風路（冷却手段）、
15……第１の製氷皿（製氷皿）、20……製氷スイッチ、
25……温度センサ（冷却室温センサ）、33……製氷装
置、35……水温センサ、41……製氷制御装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却室と、この冷却室の温度を検知する冷
却室温センサと、冷却板と、この冷却板を冷却するため
の冷却手段と、前記冷却室内において前記冷却板を底面
とし前面を開口して区画形成した製氷室と、前記製氷室
内に収納され前記冷却板上に載置した製氷皿と、前記製
氷皿の上面に設けた加熱手段を備えた加熱板と、前記製
氷室の底面と前面を除いた外壁内に配した断熱材と、前
記加熱板の裏面に取付けた前記製氷皿上面の雰囲気温度
を間接的に検知する水温センサと、製氷開始を指令する
製氷スイッチと、前記製氷スイッチの製氷開始の指令を
入力し前記製氷スイッチ投入後より製氷が終了するまで
の製氷期間を第1,第２及び第３の製氷期間の順に実行す
る製氷制御装置とを備え、前記第１の製氷期間では、前記加熱手段を停止させて前
記冷却手段を連続的に作動させ、前記第２の製氷期間では、前記冷却手段が作動している
時又は前記水温センサの検知温度が前記加熱手段の運転
を開始する第１の温度以下になった時前記加熱手段を作
動させるとともに、前記水温センサの検知温度が前記加
熱手段の運転を停止する第２の温度以上の場合で、前記
冷却室温センサの検知温度が前記加熱手段の運転を停止
する第３の温度以上になった場合に前記冷却手段が作動
していても前記加熱手段を停止させ、前記第３の製氷期間では、前記加熱手段を停止させ前記
冷却手段を連続的に作動させる冷蔵庫等の製氷装置。